本發(fā)明涉及對直流電壓進行測量的儀器。

背景技術(shù)：

電位差計為了解決接觸電阻的變差及熱電勢的影響，一般采用大電刷以增大接觸面積，并采用銀-銅復(fù)合材料，這就增大了開關(guān)也增大了儀器體積，增加了儀器成本，采用電流疊加的方法只能用于每個步進的電阻都采用小電阻，一般都是0.01Ω，如果每個步進電阻的阻值一大，電流的比值就會超差，由于步進盤電阻的阻值小，它能測量的電壓相對也比較低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是設(shè)計有四個步進盤的一種電位差計，它克服接觸電阻的變差及熱電勢的影響，也不需要大的開關(guān)，這可以降低成本，減小儀器體積，而且可以測量到1V。

本發(fā)明的技術(shù)方案這樣采?。核姓{(diào)節(jié)范圍在45～100Ω之間的可調(diào)電阻R_P1，有四個步進盤，每個步進盤上由有0、1、2、……10共11個檔位的測量盤與有0、1、2、……10共11個檔位的代換盤組成，測量盤及代換盤上每兩個相鄰檔位觸點間焊接10Ω電阻一只，測量盤與代換盤在轉(zhuǎn)動時同步，測量盤每增加一只電阻，電路中代換盤就減少一只電阻；以保持電路中總電阻阻值不變；其特征在于：第一步進盤上測量盤I的金屬接觸環(huán)與代換盤I′的金屬接觸環(huán)用導(dǎo)線連接，第二步進盤上測量盤II的金屬接觸環(huán)與代換盤II′的金屬接觸環(huán)通過2000Ω電阻R₁連接，第三步進盤上測量盤III的金屬接觸環(huán)與代換盤III′的金屬接觸環(huán)用導(dǎo)線連接，第四步進盤上測量盤IV的金屬接觸環(huán)與代換盤IV′的金屬接觸環(huán)通過2000Ω電阻R₂連接，電流從工作電源正極經(jīng)過調(diào)節(jié)范圍在45～100Ω之間的可調(diào)電阻R_P1到節(jié)點A后分成兩路：向上一路連接第二步進盤上代換盤II′第10觸點，代換盤II′第0觸點連接第一步進盤上代換盤I′第10觸點，第一步進盤上測量盤I的第0觸點連接第二步進盤上測量盤II第10觸點，測量盤II第0觸點連接節(jié)點B后與工作電源負極連接；向下一路通過9260Ω電阻R₆連接調(diào)節(jié)范圍在0～13Ω之間可鎖定的可調(diào)電阻R_P2后，再經(jīng)過9727Ω電阻R₅連接第四步進盤上代換盤IV′的第0觸點，第四步進盤上代換盤IV′的第10觸點連接第三步進盤上代換盤III′的第0觸點，第三步進盤上測量盤III的第10觸點連接第四步進盤上測量盤IV的第0觸點，測量盤IV的第10觸點經(jīng)過8900Ω電阻R₃連接節(jié)點B，電位差計用于連接被測量的“U_X”兩個端鈕，正極端鈕連接測量盤I第10點，負極端鈕經(jīng)過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關(guān)K后與測量盤IV第0點連接，電位差計內(nèi)附標(biāo)準(zhǔn)電池E_N正極連接節(jié)點A，內(nèi)附標(biāo)準(zhǔn)電池E_N負極經(jīng)過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關(guān)K連接100KΩ電阻R₄后與可鎖定的可調(diào)電阻R_P2的滑動觸點連接。

通過以上技術(shù)方案，電位差計的四個步進盤觸點間阻值相同，結(jié)構(gòu)一致；與“U_X”的兩個測量端鈕連接的四個測量盤上的電阻，在步進盤切換時，焊接在一起的電阻阻值是不會產(chǎn)生變化，步進盤切換時開關(guān)接觸電阻變差在0.1～1mΩ之間，它只影響電流分配的比例，由于它串聯(lián)在大電阻中，如第一步進盤的開關(guān)接觸電阻變差串聯(lián)在200Ω電路中，因此對電流分流的影響可以忽略，步進盤切換時開關(guān)的熱電勢由于在電路中成對出現(xiàn)，大小相同、方向相反，可以抵消，且四個步進盤各個支路幾個μV的熱電勢都直接或間接與鋰電池電源兩端連接，在以伏為單位的電壓降上，幾個μV的熱電勢對電流分流的影響也可以忽略，因此，采用技術(shù)方案，電位差計步進盤切換時開關(guān)接觸電阻變差及熱電勢對“U_X”的兩個測量端鈕沒有影響，而且第一步進盤上的電阻是10Ω，與申請?zhí)?01420419568.2及申請?zhí)?01420419494.2比要大得多，因此可以用來測量的電壓也高得多。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的原理電路。

具體實施方式

實施例1，在圖1中，第一步進盤測量盤I與代換盤I′上的10×10Ω，表示測量盤I與代換盤I′上都有10只阻值是10Ω的電阻串聯(lián)，步進盤上粗黑線條表示金屬接觸環(huán)，空心小圓圈表示金屬觸點，雙向箭頭表示金屬電刷；其他三個步進盤相同。

電位差計節(jié)點A與節(jié)點B之間下方的電阻設(shè)計成比上方電阻大100倍，標(biāo)準(zhǔn)工作電流設(shè)計成11.11mA，因此節(jié)點A與節(jié)點B之間下方的電流是0.11mA，節(jié)點A與節(jié)點B之間上方的電流是11mA。

第二步進盤兩把電刷間是2000Ω電阻R₁與電流流經(jīng)第二步進盤與第一步進盤的200Ω電阻并聯(lián)，因此10mA電流流過第一步進盤，1mA流過2000Ω電阻R₁，節(jié)點A與節(jié)點B之間上方的電阻是2000/11Ω+100Ω，節(jié)點A與節(jié)點B之間下方的電阻是100×(2000/11Ω+100Ω)，第四步進盤兩把電刷間電阻是2000/11Ω，節(jié)點A與節(jié)點B之間下方電阻R₃、電阻R₆、電阻R₅、電阻R_P2和是100×(2000/11Ω+100Ω)-(2000/11Ω+100Ω)＝99(2000/11Ω+100Ω)＝27900Ω。

由于不飽和標(biāo)準(zhǔn)電池的電動勢是離散的，在1.0188V～1.0196V之間，標(biāo)準(zhǔn)化的工作電流流過電阻R₆為0.11mA，因此電阻R₆取9260Ω，外加0～13Ω可鎖定的可調(diào)電阻R_P2，可以覆蓋標(biāo)準(zhǔn)電池電動勢的變化范圍，另串聯(lián)9727Ω電阻R₅，使電阻R₃、電阻R₆、電阻R₅、電阻R_P2和是27900Ω。

本電位差計采用鋰電池為工作電源，當(dāng)可調(diào)電阻R_P1置45Ω時，電位差計電路總電阻最低：(2000/11Ω+100Ω)×100÷101+45Ω，約324Ω，對應(yīng)于鋰電池工作于低電壓時的3.6V，當(dāng)鋰電池充電后達4.2V時，通過增大可調(diào)電阻R_P1的阻值，讓電位差計工作于標(biāo)準(zhǔn)工作電流的11.11mA狀態(tài)。

電位差計的標(biāo)準(zhǔn)工作電流是這樣獲得：把1V標(biāo)準(zhǔn)信號電壓按極性與電位差計“U_x”兩個測量端鈕連接，電位差計各步進盤總示值與標(biāo)準(zhǔn)信號電壓值相同，雙刀雙擲開關(guān)K擲向左邊，調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R_P1，使檢流計G指零；再將雙刀雙擲開關(guān)K擲向右邊，調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R_P2，使檢流計G指零，再重復(fù)一次后，把可調(diào)電阻R_P2鎖定，這時電位差計的工作電流就標(biāo)準(zhǔn)化，儀器使用時，先校對標(biāo)準(zhǔn)，要對讀數(shù)盤進行讀數(shù)時，校對標(biāo)準(zhǔn)后再讀數(shù)。

當(dāng)工作電流標(biāo)準(zhǔn)化后，第I測量盤置n₁，第II測量盤置n₂，第III測量盤置n₃，第IV測量盤置n₄，開關(guān)K擲左邊，這時連接被測量的“U_X”兩個端鈕間電壓為：

U_X＝10×10n₁+10×10×10+10n₂-0.11×8900-0.1×10×10-0.01×10(10-n₄)-0.1×10(10-n₃)(mV)

U_X＝100n₁+10n₂+10×10×10-979-10-1+0.1n₄-10+n₃(mV)

U_X＝100n₁+10n₂+n₃+0.1n₄(mV)。